2012 yılında Higgs bozonunun keşfi, parçacık fiziği alanında devrim niteliğinde bir gelişme olarak kabul edildi. O zamandan beri bilim insanları, maddenin ve evrenin gerçek doğası hakkında daha fazla bilgi edinmek amacıyla bu ilginç parçacığı detaylı bir şekilde araştırıyorlar. Son olarak, CERN’deki araştırmacılar, Higgs bozonunun bozunma süreçlerinde parçacık fiziğinin Standart Model’inin ötesine geçen heyecan verici bir davranış gözlemlediklerini açıkladılar.
Fizik Biliminin Temelleri İçin Kritik Bir Keşif
Higgs bozonu, Higgs alanının kuantum uyarılması ile ortaya çıkan temel bir parçacıktır. Standart Model’e göre, “Tanrı parçacığı” olarak adlandırılan bu parçacık son derece kararsızdır ve üretildikten hemen sonra diğer parçacıklara bozunma sürecine girer. Higgs bozonu, Standart Model’in önemli bir bileşeni olarak, birçok temel parçacığın kütlelerinin bu parçacıktan kaynaklandığı düşünülmektedir.
DonanımHaber’de yer alan bilgilere göre Higgs bozonunun keşfinden bu yana, Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi (CERN) tarafından işletilen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) üzerindeki ATLAS ve CMS deneyleri, bu temel parçacığın iç yapısını “titizlikle” incelemek amacıyla kullanıldı. Araştırmacılar, Higgs bozonunun nasıl meydana geldiğini ve hemen ardından diğer parçacıklara nasıl bozunduğunu keşfetme üzerine odaklanmışlardır.
Geçtiğimiz günlerde, Belgrad’da gerçekleştirilen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Fiziği Konferansı sırasında CERN bilim insanları, bir Higgs parçacığının nadir bir bozunma sürecinde bir Z bozonuna ve bir fotona dönüştüğünü gözlemlediklerini duyurdular. Z bozonu, zayıf kuvvetin “elektriksel olarak nötr” taşıyıcısıdır; foton ise elektromanyetik enerjiyi taşıyan bir parçacıktır.
Standart Model, Higgs bozonlarının yaklaşık %0,15’inin bir Z bozonuna ve bir fotona bozunmasını öngörmektedir. Higgs bozonunun kütlesi ise yaklaşık 125 milyar elektronvolt olarak tahmin edilmektedir. Ancak ATLAS ve CMS’den elde edilen yeni deneysel veriler, bozunma oranının Standart Model’in öngördüğünden çok daha yüksek olduğunu ve bu bozunmanın vakaların yaklaşık %6,6’sında gerçekleştiğini göstermektedir.
Bu çalışma henüz hakemli bir dergide yayımlanmamış olsa da, elde edilen veriler, bilim dünyasını parçacık fiziği teorilerinin Standart Model’in ötesine geçebileceği yeni alanlara ve parçacıklara yönlendirebilir.
Higgs Bozonunun Tarihçesi
Higgs bozonu veya Higgs parçacığı, ilk kez 1960’larda ortaya atılmıştır. Parçacık fiziğinin en temel önerileri ve sorularından biri olan Higgs bozonunun varlığı, 2010’ların başında CERN’de yapılan deneylerle doğrulanmıştır. O zamandan bu yana, Higgs bozonu, temel parçacıkların neden kütleye sahip olduğunu açıklamak için önemli bir araç haline gelmiştir.
Bu “kütle” kavramı, elektronlardan uzayın kendisine kadar birçok unsuru kapsamaktadır. Bu nedenle Higgs bozonu, “Tanrı Parçacığı” olarak da bilinmektedir. Bilim dünyası, Higgs bozonunun özelliklerini ve diğer parçacıkların nasıl ortaya çıktığını anlamak için uzun süredir çaba sarf etmektedir. Ancak bu tespit oldukça zordur, çünkü Higgs’in varlığı ve diğer parçacıkların ortaya çıkışı son derece kısa bir zaman diliminde gerçekleşmektedir. Bu durum, gökyüzünden düşen bir güvercin tüyünü gözlemlemeye benzetilebilir; güvercini görmemiş olabilirsiniz, ancak gördüğünüz tüy, güvercinin varlığını kanıtlar.
Bilim insanları da çarpıştırıcıdaki bu “tüyleri” gözlemlemektedir. Mevcut veriler, 2015-2018 yılları arasında yapılan çalışmalara dayanmaktadır. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı şu anda üçüncü çalışma aşamasına devam etmekte olup, bu süreçte Higgs bozonu hakkındaki bilgilerin önümüzdeki birkaç yıl içinde artması beklenmektedir.
